Verfahren zur Bereitstellung von Software in funkbasierten zellulären Kommunikationsnetzen sowie Kommunikationsnetz zur Durchführung des Verfahrens
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Bereitstellung von Software in funkbasierten zellulären Kommunikationsnetzen sowie ein Kommunikationsnetz zur Durchführung des Verfahrens.
In heutigen Computernetzwerken bedient man sich zur Bereitstellung von neuer Software, welche im allgemeinen auch als "Software-Upgrade" bezeichnet wird, häufig einer Client- Server-Struktur. Diese zeichnet sich durch einen hierarchi- sehen Aufbau aus, wobei die Software auf einem übergeordneten "Server" -Computer gespeichert ist, welcher auf Anforderung von mit dem Server verbundenen "Client"-Computern diesen die benötigte Software zur Verfügung stellt.
Ausgehend von diesem Grundmodell, welches auch als Single- Server-Architektur bezeichnet wird, existieren weitere Abwandlungen, bei denen z.B. mehrere Server die Anfragen einer Vielzahl von untergeordneten Clients bearbeiten (MultiServer-Architektur) . Es können zur Zwischenspeicherung' der Software auch sogenannte Proxy-Server eingesetzt werden, welche in der Hierarchie zwischen dem Client und dem Server angeordnet sind. Die von einem Client angeforderte Software wird bei dieser Architektur im Proxy-Server zwischengespeichert, so dass bei einer erneuten Anfrage eines anderen Cli- ents die Software direkt von dem (in der Regel räumlich näher gelegenen) Proxy-Server angefordert werden kann. Diese Methode wird beispielsweise im Internet zur Zwischenspeicherung von häufig aufgerufenen Webseiten verwendet.
Auch in funkbasierten zellulären Kommunikationsnetzen, wie dem bereits existierenden GSM-Netz (Global System Mobile) oder dem geplanten UMTS-Netz (Universal Mobile Telecommunica- tion System) als Mobilfunknetz der dritten Generation besteht die Notwendigkeit, Software-Upgrades durchzuführen, z.B. ein Upgrade eines WAP (Wireless Application Protocol) -Browsers. Dabei kann die Software sowohl vom Hersteller einer Teilnehmerstation, von einem Netzwerkbetreiber oder auch von einem unabhängigen Serviceprovider bereitgestellt werden.
Wird zum Software-Upgrade eine der eingangs beschriebenen Client-Server-Architekturen verwendet, bei denen die Software zentral auf Servern im Mobilfunknetz gespeichert ist und von dort aus an jede einzelne Teilnehmerstation übertragen wird, ergeben sich bei der grossen Anzahl von Teilnehmerstationen jedoch unakzeptable Wartezeiten. Eine Modellrechnung kann dies verdeutlichen:
Der Download der neuen Software soll maximal 6 Minuten in An- spruch nehmen. Hierzu stehen 100 Server zur Verfügung, welche die Software auf 10 Mio. Teilnehmerstationen verteilen sollen. Bei sequentieller Bearbeitung beansprucht der Download der Software an alle Teilnehmerstationen
10.000.000 * 6 Min. /100 Server = 10.000 Stunden > 1 Jahr.
Selbst bei einer Erhöhung der Zahl der Server auf 1000 nähme der Software-Upgrade im günstigsten Fall noch immer ca. 1,5 Monate in Anspruch. Eine Erhöhung der Zahl der Server ist je- doch mit erheblichen Kosten verbunden und daher unwirtschaftlich.
Ferner ist in mobilen Kommunikationsnetzen im Gegensatz zu einem Festnetz keine Zuordnung einer Teilnehmerstation zu ei- nem Anschluß des Netzes möglich. Folglich muß bei einer zentralen Bereitstellung von Software durch einen übergeordneten Server (z.B. im GSM-Netz durch eine Basisstation) jede Teil-
nehmerstation des Kommunikationsnetzes in regelmäßigen zeitlichen Abständen den jeweiligen Server befragen, ob neue Software zum Herunterladen vorliegt. Dies erzeugt eine zusätzliche Last.
Aufgabe der Erfindung ist es daher, ein Verfahren zur Bereitstellung von Software in funkbasierten zellulären Kom unika- tionsnetzen zu schaffen, welches kurze Übertragungszelten bei gleichzeitig niedrigen Kosten ermöglicht.
Diese Aufgabe wird durch ein Verfahren zur Bereitstellung von Software in funkbasierten zellulären Kommunikationsnetzen gelöst, bei dem:
- eine Teilnehmerstation, welche die bereitzustellende Soft- wäre gespeichert hat und in einer Zelle des Kommunikationsnetzes eingebucht ist, einer Speichereinrichtung der Zelle die Verfügbarkeit der Software in der Zelle mitteilt und die Speichereinrichtung einen Eintrag über die Verfügbarkeit der Software erstellt, - eine Netzeinrichtung eine Nachricht über die Verfügbarkeit der Software an die in der Zelle eingebuchten Teilnehmerstationen sendet,
- eine weitere in der Zelle eingebuchte Teilnehmerstation die Software durch Aussenden einer Nachricht anfordert, wobei die Nachricht mit einer begrenzten Sendeleistung ausgesandt wird, derart, dass die Nachricht nur von Teilnehmerstationen empfangen werden kann, welche sich in einem Abstand von der sendenden Teilnehmerstation befinden, der klein gegen den Durchmesser der Zelle ist, und - die Software von der Teilnehmerstation unmittelbar an die weitere Teilnehmerstation übertragen wird, wenn die Teilnehmerstation die von der weiteren Teilnehmerstation ausgesandte Nachricht empfangen hat.
Die erfindungsgemäße Aufgabe wird weiterhin durch ein Kommunikationsnetz gemäß Anspruch 8 gelöst.
Vorteilhafte Ausgestaltungen sind Gegenstand von abhängigen Ansprüchen.
Das erfindungsgemäße Verfahren bietet insbesondere folgende Vorteile:
1. Der Software-Upgrade erfolgt in der Art eines "Schneeball"-Systems. Jede in einer Zelle eingebuchte Teilnehmerstation, welche die Software gespeichert hat, kann diese an weitere in der Zelle eingebuchte Teilnehmerstationen übertragen. Jede Teilnehmerstation ist somit sowohl Client als auch Server. Durch die unmittelbare Übertragung der Software von einer Teilnehmerstation zu einer oder mehreren weiteren Teilnehmerstationen kann eine nahezu exponentielle Verbreitung der Software erzielt werden. Entsprechend läßt sich die Zeit, nach der alle in einer Zelle eingebuchten Teilnehmerstationen über die Software verfügen können, um ein Vielfaches verringern.
2. Es werden gegenüber einem hierarchischen Client-Server- System Ressourcen eingespart, da zu Beginn des Verfahrens die Software von nur einem Server auf eine Teilnehmerstation des Kommunikationsnetzes übertragen werden kann, welche die Software dann an die anderen Teilnehmerstationen des Kommunikationsnetzes weiterleiten kann.
3. Da die Software von einer Teilnehmerstation an eine weitere Teilnehmerstation auf dem unmittelbaren Weg übertragen werden kann, und eine Netzeinrichtung nur Signalisie- rungsaufgaben übernimmt, werden zusätzlich Ressourcen geschont.
Von besonderen Vorteil ist es weiterhin, wenn die Nachricht zur Anforderung der Software von der Teilnehmerstation mindestens einmal wiederholt wird. Aufgrund der Mobilität der Teilnehmerstationen ist es möglich, dass sich bei einem er- sten Anfordern der in der Zelle verfügbaren Software keine Teilnehmerstation, welche die Software gespeichert hat, in räumlicher Nähe zu der anfordernden Teilnehmerstation befindet. Bei einem wiederholten Aussenden der die Software anfordernden Nachricht kann sich jedoch ergeben, dass sich eine Teilnehmerstation in unmittelbarer Nähe der anfordernden
Teilnehmerstation befindet, so daß die Übertragung initiiert werden kann.
Vorteilhaft ist auch, bei jedem Senden der Nachricht zur An- forderung der Software die Sendeleistung schrittweise bis zu ihrer Grenze zu erhöhen. Durch die Reduzierung der Sendeleistung zu Beginn werden Ressourcen geschont. Gleichzeitig kann durch die Steigerung der Sendeleistung mit jedem Aussenden der Nachricht die Reichweite des Senders erhöht werden, sodaß eine größere Anzahl von benachbarten Teilnehmerstationen erreicht werden kann. Die Wahrscheinlichkeit, auf diese Weise eine Teilnehmerstation zu erreichen, welche Träger der zu verteilenden Software ist, wird auf diese Weise erhöht.
Die Erfindung wird anhand von in Figuren dargestellten Ausführungsbeispielen näher erläutert. Im einzelnen stellen dar:
Figur 1 das Anzeigen der Verfügbarkeit einer Software durch eine in einer Zelle eingebuchte Teilnehmer- Station bei einer Speichereinrichtung derselben
Zelle,
Figur 2 das Eintreten einer Teilnehmerstation, welche auch Träger der bereitzustellenden Software ist, in die Zelle,
Figur 3 das Eintreten zweier Teilnehmerstationen, welche nicht Träger der bereitzustellenden Software sind, in die Zelle,
Figur 4 die Übertragung der Software von einer Teilnehmerstation zu einer benachbarten anderen Teilnehmerstation, und
Figur 5 das Bereitstellen der Software an eine Teilnehmer- Station durch eine Netzeinrichtung.
Fig. 1 stellt einen Ausschnitt eines zellulären Kommunikationsnetzes mit vier Zellen Z schematisch dar. Vereinfachend weist jede Zelle Z Wabenform auf. In den Zellen Z ist jeweils zentral eine Netzeinrichtung BS angeordnet, welche die Abwicklung des Funkbetriebs mit Teilnehmerstationen TNR in der Zelle Z übernimmt. Unter einer Teilnehmerstation TNR wird im Rahmen dieser Erfindung eine Vielzahl unterschiedlichster Endgeräte, wie z.B. Mobiltelefone, Drucker, Pager, etc. verstanden.
In einer Teilnehmerstation TNR1 ist eine bereitzustellende Software gespeichert. Dabei kann die Software beispielsweise von einem in dem Kommunikationsnetz oder außerhalb des Netzes befindlichen Server auf die Teilnehmerstation TNR1 übertragen worden sein. Beim Wechsel der Teilnehmerstation TNR1 von einer Zelle Z in eine neue Zelle ZNEU, wie in Fig. 1 dargestellt, teilt die Teilnehmerstation TNR1 einer Speicherein- richtung BL der Zelle ZNEU mit, daß die Software den Teilnehmerstationen TNR innerhalb der Zelle ZNEU zur Verfügung steht. Hierzu sendet die Teilnehmerstation TNR1 eine Nachricht an die Speichereinrichtung BL, welche die Verfügbarkeit der Software mitteilt. Die Speichereinrichtung BL verwaltet
diese Information in geeigneter Weise, z.B. als Eintrag in einer aktualisierbaren Tabelle. Erfindungsgemäß enthält der Eintrag zumindest eine Information über die Art der bereitgestellten Software; es kann jedoch auch zusätzlich eine Ver- knüpfung mit einer die TeilnehmerStation TNR1 identifizierenden Adresse hergestellt werden.
Die Netzeinrichtung BS teilt über einen Übertragungskanal (z.B. BCCH) in einem nächsten Verfahrensschritt den Teilneh- merstationen TNR der Zelle ZNEU mit, dass die Software in der Zelle ZNEU zur Verfügung steht. Ferner werden auch Signali- sierungsinformationen mit übertragen., Es wird beispielsweise mitgeteilt, auf welchem physikalischen Übertragungskanal und mit welcher maximalen Sendeleistung die Teilnehmerstationen TNR die Software anfordern dürfen.
Wechselt, wie in Fig. 2 dargestellt, eine weitere Teilnehmerstation TNR2 in die Zelle ZNEU, so vergleicht die Teilnehmerstation TNR2 ihre eigene Software mit der Einträgen in der Speichereinrichtung BL bezüglich der in der Zelle ZNEU hinterlegten Software. Stellt die Teilnehmerstation TNR2 dabei fest, dass bereits ein Eintrag über die Verfügbarkeit der eigenen Software in der Speichereinrichtung BL vorhanden ist und folglich die Software in der Zelle ZNEU zur Verfügung steht, so kann erfindungsgemäß eine Verknüpfung des vorhandenen Eintrags mit der Teilnehmerstaton TNR2 erfolgen. Sind derartige Verknüpfungen in der Speichereinrichtung BL nicht vorgesehen, so erfolgt keine weitere Aktion.
Teilnehmerstationen TNR3 bzw. TNR4, welche sich in die Zelle ZNEU hineinbewegen, wie in Fig. 3 dargestellt, erhalten die Nachricht der Netzeinrichtung BS bezüglich der in der Zelle ZNEU verfügbaren Software. Durch einen Vergleich der in der Zelle ZNEU verfügbaren Software mit der in den Teilnehmersta- tionen TNR3 bzw. TNR4 gespeicherten Software stellen die Teilnehmerstationen TNR3 bzw. TNR4 z.B. jeweils fest, dass sie diese Software beispielsweise für ein Upgrade benötigen.
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Netzeinrichtung NE die Signalisierung der ÜbertragungsVerbindung, während die Übertragung der Software direkt von Teilnehmerstation TNR zu Teilnehmerstation TNR3 stattfinden kann. Zweckmäßigerweise wird diese Variante gewählt, wenn die Teil- nehmerstationen TNR der Verantwortung des Kommunikationsnetzes unterliegen. Ein Beispiel hierfür stellt der "direct mo- de" für den Standard HIPERLAN dar.
Beispielhaft kann der Aufbau einer Übertragungsverbindung nach Art des irect mode" zwischen zwei Teilnehmerstationen TNRA und TNRB folgendermaßen aussehen:
Eine Teilnehmerstation TNRA, welche eine direkte Übertragungsverbindung zu einer weiteren Teilnehmerstation TNRB auf- bauen möchte, sendet über einen zellspezifischen Übertragungskanal, z.B. den RÄCH (GSM-Netz), ein leistungsbegrenztes Signal aus. Dabei kann die Sendeleistung als maximale oder als feste Sendeleistung festgelegt werden. Die Teilnehmerstation TNRA legt durch eine Begrenzung der Sendeleistung unter- halb des festgelegten Maximums ihren Senderadius selbst fest. Dies ist insbesondere dann vorteilhaft, wenn nur bestimmte, benachbarte Teilnehmerstationen angesprochen werden sollen.
Die Teilnehmerstation TNRA erzeugt für die Anforderung einer Software bzw. für die Anforderung von allgemeinen Daten eine Nachricht NR2, mit der den Teilnehmerstationen TNR in der Zelle mitgeteilt wird, welche Software die Teilnehmerstation TNRA anfordert. Hierzu ist es erforderlich, dass die Teilnehmerstationen TNR den Übertragungskanal RÄCH abhören und ver- gleichen, ob die angeforderte Software mit der eigenen gespeicherten Software übereinstimmt. Meldet sich nach einer definierten Zeit keine Teilnehmerstation TNR, so wird die Nachricht NR2 wiederholt. Eine Teilnehmerstation TNRB, welche die Nachricht NR2 empfängt und die gewünschte Software zur Verfügung stellen kann, meldet den Empfang der Nachricht NR2 und deren Inhalt an die Netzeinrichtung NE. Die Netzeinrichtung NE signalisiert anschließend den Aufbau einer Übertra-
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